高能气体压裂技术在永宁油田侏罗系油藏中的应用

高能气体压裂技术在永宁油田侏罗系油藏中的应用高能气体压裂技术在永宁油田侏罗系油藏中的应用 摘 要 高能气体压裂技术压裂技术在永宁油田的成功应用表 明 该项技术施工工艺简单 可以在压裂后形成多向 多条裂缝 大大改善储层渗流特性 不会对地层造成伤害 压裂后不须排液 不会对地层造成二次伤害 成本低 见效明显 特别适合侏罗系 油藏的增产 关键词 高能气体压裂 侏罗系油藏 工艺原理 增产 abstract high energy gas fracturing fracturing technology in yongning oilfield show successful applications the technology is simple in construction can be formed after fracturing multidirectional fissures greatly improving reservoir percolation characteristic does no harm to the formation fracturing without drainage not to the formation of the two cause harm low cost obvious effect especially suitable for the production of jurassic reservoir key words high energy gas fracturing jurassic reservoir process principle increase production 国内高能气体压裂技术经过二十几年的研究和推广 技术基本 成熟 特别是近几年来 高能气体压裂技术发展很快 火药类型 很多 性能也极大的改善 压裂效果明显提高 适应各类岩性地 层 高能气体压裂具有在近井地带形成多条不受地应力影响的径 向裂缝 使得人工裂缝于天然裂缝联通 改善油藏渗流性质 永 宁油田近两年通过高能气体压裂在对侏罗系油藏的应用证实增产 效果明显 并广泛的应用和推广 1 永宁油田侏罗系油藏储层特征 1 1 岩石学特征 永宁油田侏罗系油藏储集层主要有延 8 延 10 11 层 根据岩心 观察及室内岩石薄片鉴定结果 延 8 延 10 11 储层主要为浅灰 灰白色细粒 细 中粒及中粒长石砂岩和中粒次岩长石砂岩屑 次 为粗 中粒次岩屑长石砂岩及细粒云母质 含云母质长石砂岩 储 层主要以浅灰色细砂岩 灰白色中砂岩 粗砂岩为主 砂体分选 好 磨圆度高 孔率较高 中 细砂岩及细砂岩面孔率 4 5 14 5 中砂岩与粗 中砂岩面孔率达 13 7 17 7 空隙类型以粒 间空隙为主 平均孔径 45 94 111 61um 属于大 中空隙组合 1 2 物性特征 根据区内岩心空隙度分析资料显示 主要储集层延 8 延 10 11 空隙度最大为 27 5 最小为 3 87 平均值为 15 94 主频分布范围 14 20 之间 渗透率最大为 6160 10 3um2 最小为 0 1 10 3 um2 平均 183 63 10 3 um2 2 高能气体压裂工艺原理及技术特点 2 1 工艺原理 利用油田成熟的井下作业工艺 油管传输和电缆传输 将压裂 弹输送到压裂目的层段 用点火具引燃压裂弹 有控制的生成高 温高压气体 压开地层 在近井地带形成多条径向裂缝 使天然 裂缝于井筒连通 增产作用主要基于机械作用 应力负压吞吐作 用 高温作用和化学作用 2 1 1 机械作用 机械作用就是其造缝作用 压裂弹快速燃烧产生的大量气体会 在井筒内迅速建立起高压区 这种较高的加载速率导致在地层中 形成辐射状的径向多条裂缝体系 不仅穿透近井地带污染区 是 导流能力极大提高 而且增加了沟通地层天然裂缝的机会 多数 径向裂缝不在垂直于地层最小主应力 裂缝表面方向的剪应力分 量使裂缝产生微量错动 这样裂缝在没有支持的情况下就不会完 全闭合 从而保持一段时间 通过对储集层岩石性质的研究 对 施工参数进行合理配方 来控制合理应力波 使其具有合理的压 力上升速率和峰值压力 产生希望的径向多裂缝体系 又不会对 油井造成伤害 2 1 2 应力和负压吞吐作用 压裂弹燃烧主要形成应力波 应力波比较平稳 在砂体中以应 力和应变方式传播 使地层岩石产生变形和破坏 其作用时间最 长可达 40 50 秒 在地层中形成受应力控制的多条垂直主裂缝 裂缝的长度和宽度均可控制 同时 可是输油孔道毛管孔径发生 变化 低空隙内表面张力 从而提高油气渗流速率 酸化后高能 气体压裂产生负压吞吐机理会将地层中的酸液及时反排出来 解 除油层二次污染 2 1 3 高温作用 作业过程中 压裂弹燃烧释放出大量的热量 且相对集中 在 井内和近井地带引起相当大的温度变化 燃烧热量不仅汽化压井 液 而且使压井液柱中存在不均匀的温度场 同时 燃烧通过套 管及射孔孔眼将热量传递给地层 使其温度升高 能有效清除蜡 质 胶质及沥青质的堵塞 2 1 4 化学作用 相比机械作用的效果要差 但也有一定的效果 主要指药物燃 烧产生的 co2 hcl h2s 等遇水形成的酸液对油层的作用 根据 实验目前所用的药物燃烧后局部所形成的酸液浓度达到 15 17 能有效清除地层的污染物 达到酸化的效果 2 2 高能气体压裂的技术特点 高能气体压裂也称爆燃压裂 是利用推进剂或油管电缆在井中 处理井段燃烧后产生的高温 高压气体 以一定的增压速度作用 于岩层 是岩层产生多条径向多方位裂缝 具有一定压力和温度 的气体继续作用于裂缝 使裂缝延伸 以达到产生新裂缝 沟通 原生裂缝 附图 2 1 压裂弹药量好控制 燃烧和峰值压力可控 制 安全性好 不损伤套管 峰值压力满足下列关系 地层破例 压力 峰值压力 套管抗内压 围压 图 2 1 高能气体压裂井下作用效果示意图 3 永宁油田侏罗系油藏选井原则及施工工艺 3 1 选井原则 根据侏罗系油藏的储层特征 水力压裂很难控制裂缝 压后油 井递减速度较快 高能气体压裂用药量好控制压裂规模 通过现 场实验 选井是取得好的压裂效果的重要前提之一 1 选井原 则必须满足高能气体压裂要求 固井质量合格 承压段套管内挤 强度高 水泥返高面在承压段 150 米以上 2 侏罗系新井选井 以物性差 含油性差 泥质含量高 无明显低水的井 隔层薄 不宜水力压裂的井 3 老井选井以油层显示较好 厚度较大 递减过快的井 受污染油层堵塞产量下降较快的井 油井含水率 不能过高 3 2 施工工艺 1 通井 用标准通井规通井至压裂弹下入深度以下 2 洗 井两周 洗井液密度控制在规定范围之内容 并在井筒注满水 3 投送压裂弹至原射孔段位置 4 点燃爆炸 5 洗井下投 产管柱投产 3 3 药量控制 根据侏罗系油藏的储层特征和实验数据 侏罗系油井根据层厚 和物性分析 选择 15 20kg 的药料是最合适的 4 工艺效果评价 4 1 增产效果 永宁油田 2010 年对侏罗系油井共施工 18 口井 18 井次的高能气 体压裂作业 施工成功率 100 截至 2011 年 6 月累计增油 3410 吨 桃湾区块施工 6 口 效果显著 具体情况见下表 表 4 1 4 2 与酸化工艺结合效果 高能气体压裂具有一潜在的增产机理 负压吞吐机理 侏罗系 油井由于地层能量低 在进行酸化解堵作业后 酸液挤入地层后 无法反排 这样就造成地层的二次污染 严重的会使该井的产量 不但不能提高 反而会下降 利用负压吞吐机理会将地层中的酸 液及时反排出来 解除油层污染 酸化 高能气体压裂增产典型 井为方 15 井 该井原日产 5 吨左右 检泵后日产 2 吨左右 2010 年 3 月酸化后日产又降至 1 36 吨 经分析认为是酸液未反排出地 层 对地层产生了二次污染 导致产量下降 2010 年 4 月对该井 高能气体压裂作业后 日产油 5 1 吨 有效期至 2011 年 4 月日产 有 4 3 吨 效果显著 4 3 高能气体压裂对套管的影响 由于采用压力可控技术 根据油田套管技术状况进行施工设计 既要满足施工要求 又要保护好套管不受损害 选择快慢速推进 剂搭配 控制最大峰值压力适应套管抗压极限 可保证套管不受 损害 对侏罗系油井压后用井径仪测试 验证套管完好 5 结论 高能气体压裂适用于浅层侏罗系油藏的技术改造 增产效果 显著 高能气体压裂的化学作用和负压吞吐机理可能有效清楚侏罗